氢化学与氢能

本书是“无机化学探究式教学丛书”的第11分册。全书共5章，包括氢元素概论、单质氢、二元氢化物、配位氢化物及氢能源化学。编写中力图体现内容和形式的不断创新，紧跟科学发展前沿。作为基础无机化学教学的辅助用书，其宗旨是以利于促进学生科学素养发展为出发点，突出创新思维和科学研究方法，以教师好使用、学生好自学为努力方向，以提高教学质量、促进人才培养为目标。

本书可供高等学校化学及相关专业师生、中学化学教师以及从事化学相关研究的科研人员和技术人员参考使用。

序

丛书出版说明

前言

第1章 氢元素概论 3

1.1 氢在周期表中的特殊位置 3

1.2 氢在自然界中的存在 5

1.2.1 氢元素的起源 5

1.2.2 氢元素在自然界中的形态和分布 9

1.3 氢元素的发现和命名 10

1.4 氢的同位素 11

1.4.1 氢的同位素种类 11

1.4.2 氢的同位素分离简介 16

1.4.3 氢的同位素效应 18

1.4.4 氢同位素分离中的同位素效应 20

1.4.5 氢主要同位素的制备 22

历史事件回顾1 氘的发现给我们的启示 24

参考文献 29

第2章 单质氢 33

2.1 正氢和仲氢 33

2.1.1 正氢和仲氢的概念 33

2.1.2 正氢和仲氢的物理性质 35

2.1.3 正氢和仲氢的转化 35

2.2 氢气的物理性质 38

2.2.1 氢气的一般物理性质 38

2.2.2 氢气的热力学性质 42

2.2.3 氢气在金属中的扩散性质 44

2.2.4 生物氢的循环 47

2.3 氢气的化学性质 49

2.3.1 氢的成键特征 49

2.3.2 氢气的反应 52

2.4 氢的同素异形体 66

2.4.1 原子氢 67

2.4.2 三原子氢 69

2.4.3 金属氢 70

历史事件回顾2 反氢原子简介 76

参考文献 79

第3章 二元氢化物 86

3.1 合成二元氢化物的一般方法 86

3.2 二元氢化物在周期表中的分类 87

3.3 二元氢化物的性质、制备和应用 90

3.3.1 似盐型氢化物的性质、制备和应用 90

3.3.2 分子型氢化物的性质、制备和应用 93

3.3.3 金属型氢化物的性质、制备和应用 100

历史事件回顾3 氢负离子简介 105

研究无机化学的物理方法介绍1 核磁共振波谱 109

参考文献 121

第4章 配位氢化物 126

4.1 配位氢化物概述 126

4.2 金属硼氢化物 127

4.2.1 碱金属硼氢化物 127

4.2.2 硼氢化铍和硼氢化铝 134

4.3 金属铝氢化物 135

4.3.1 碱金属铝氢化物 135

4.3.2 其他金属铝氢化物 146

4.4 过渡金属的氢配合物 148

4.4.1 过渡金属氢配合物概述 148

4.4.2 过渡金属氢配合物的制备 149

4.4.3 过渡金属氢配合物的结构表征 151

4.4.4 过渡金属氢配合物的性质及应用 152

参考文献 153

第5章 氢能源化学 157

5.1 氢经济 157

5.1.1 概念 157

5.1.2 产生背景 157

5.1.3 原理及优越性 160

5.1.4 发展前景 161

5.2 氢经济实现的技术困难 162

5.2.1 氢气的制备 162

5.2.2 氢气的储存和运输 180

5.2.3 氢能的转化设备 197

5.3 氢气的重要用途 203

5.3.1 氢气的工业应用 203

5.3.2 氢气的农业应用 215

5.3.3 氢气的医学研究 218

历史事件回顾4 嫦娥五号带回的月壤制造火箭燃料和氧气 221

参考文献 225

练习题 236

第一类：学生自测练习题 236

第二类：课后习题 238

第三类：英文选做题 239

参考答案 241

学生自测练习题答案 241

课后习题答案 243

英文选做题答案 245